海洋工程打桩过程中溜桩的现场预警方法
【专利摘要】一种海洋工程打桩过程中溜桩的现场预警方法，采用以下步骤：一：在钢管桩上安装传感器，并将传感器通过接头及电缆与打桩数据采集分析装置相连；对打桩数据采集分析装置进行调试和准备；并在传感器接头及电缆上施加相应的保护措施；二：当打桩锤打桩时，对钢管桩进行测试；并将打桩数据采集分析装置采集到的现场力、速度的监控数据进行输出，以形成数据文件，并导入计算机；同时，对打桩过程中的特异点力、速度的数据进行处理，以便对溜桩危险点提出实时预警，及时降低打桩锤的锤击频率及锤击能量，控制钢管桩的单锤贯入度。本发明不仅能够对海洋工程打桩过程进行全程监控及实时预警，而且，能够对实时监控现场的环境和施工条件对打桩过程的影响。
【专利说明】海洋工程打粧过程中溜粧的现场预警方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及溜桩的预警方法，尤其涉及一种在海洋工程打桩过程中溜桩的现场预警方法。属于海洋石油工程领域。
【背景技术】
[0002]在海洋工程安装打桩过程中，由于海洋地质环境的复杂性和多变性，在打桩过程中容易产生溜桩的现象，即:在桩的某段贯入深度内锤击数为零或桩在自重或者桩锤组合作用下，贯入度出现过大的现象。给施工带来极大的安全隐患。溜桩的危害主要体现在如下几个方面:
[0003]( I)影响打桩施工设备安全:
[0004]由于溜桩发生往往比较突然，溜桩过程中，钢桩的下沉速度过快，轻则会冲断钢丝绳，导致脱锤、拉断桩锤控制线、损坏液压锤；重则造成桩锤滑落大海，导致桩锤报废等事故。而且，由于水下控制管线比较复杂，溜桩所导致的控制线缠绕可能损坏水下机器人。如此一来，安装施工可能会停滞很长时间，造成巨大经济损失。
[0005](2)影响打桩施工的进度:
[0006]如果对溜桩没有丝毫准备，大幅度的溜桩后，如若控制不当，容易导致脱锤的发生。而脱锤后，就必须重新进行水下认桩。在海洋条件复杂的情况下，会严重影响施工进度。
[0007](3)造成桩本身的损害:
[0008]如果溜桩突然发生，由于桩基下沉惯性过大，容易导致桩瞬间的反弹，这将使桩身产生很大拉应力，容易造成桩基的破损、产生裂缝、甚至断桩。
[0009]目前，对于打桩过程中出现的溜桩问题，通常，都是根据地质勘查的结果，采用桩基承载力理论对桩基的承载力进行计算，然后，再根据预测的承载力和实际桩基的受力情况进行对比，提前对溜桩产生的部位进行预测。由于海洋工程打桩过程中，其外界因素比较复杂，无法全面地考虑现场复杂的环境和施工条件的影响，而采用一般意义的计算方法，其预测准确性普遍较低。因此，对溜桩现象的提前预警，对于海上打桩施工以及整个工程能否顺利建成均具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0010]本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种海洋工程打桩过程中溜桩现场的预警方法，其不仅能够对海洋工程打桩过程进行全程监控及实时预警，而且，能够对实时监控现场的环境和施工条件对打桩过程的影响，大大地提高了预警的准确性，有效地避免了计算预测无法全面考虑现场复杂条件的缺陷；同时，还能够指导现场施工人员及时的调整打桩锤能力、锤击频率及控制单桩贯入的深度，降低了溜桩造成的工程风险；给海上打桩施工以及整个工程的顺利建成，提供了技术支持。
[0011]本发明的目的是由以下技术方案实现的:[0012]一种海洋工程打桩过程中溜桩的现场预警方法，其特征在于:采用以下步骤:
[0013]第一步:对需要进行监控的钢管桩进行陆上准备；准备工作包括:
[0014]( I)在钢管桩上安装数个传感器，并将数个传感器通过接头及电缆与打桩数据采集分析装置相连；
[0015](2)对打桩数据采集分析装置进行调试和准备；
[0016](3)在传感器接头及电缆上施加相应的保护措施，以应对复杂、恶劣的海洋环境；
[0017]第二步:当打桩锤打桩时，对钢管桩进行测试；
[0018]测试的具体步骤如下:
[0019](I)通过打桩数据采集分析装置采集现场打桩监测到的力、速度的数据；
[0020](2)将打桩数据采集分析装置采集到的现场力、速度的监控数据进行输出，以形成数据文件，并导入计算机；
[0021](3)由计算机对打桩监测到的力、速度的数据进行实时分析，并对打桩过程中的特异点力、速度的数据进行处理，以便对溜桩危险点提出实时预警；
[0022](4)及时降低打桩锤的锤击频率及锤击能量，控制钢管桩的单锤贯入度，降低溜桩的工程风险。
[0023]所述打桩数据采集分析装置包括:计算机、分别与计算机相连的数据采集仪、打桩分析仪。
[0024]所述第一步中，在传感器接头及电缆上施加保护措施包括:在电缆上设置固定电缆的吊耳；在传感器上设置防护垫层。
[0025]所述第二步中，当打桩锤打桩时，对钢管桩进行测试的过程中，必要时，需要有水下机器人配合现场监测。
[0026]本发明的有益效果:本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够对海洋工程打桩过程进行全程监控及实时预警，而且，能够对实时监控现场的环境和施工条件对打桩过程的影响，大大地提高了预警的准确性，有效地避免了计算预测无法全面考虑现场复杂条件的缺陷；同时，还能够指导现场施工人员及时的调整打桩锤能力、锤击频率及控制单桩贯入的深度，降低了溜桩造成的工程风险；给海上打桩施工以及整个工程的顺利建成，提供了技术支持。【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本发明整体结构连接示意图。
[0028]图2为本发明控制流程图。
[0029]图3A为本发明现场监测情况示意图。
[0030]图3B为本发明现场数据采集示意图。
[0031]图4A为本发明经过处理后特异点力的数据比较示意图。
[0032]图4B为本发明经过处理后特异点速度的数据比较示意图。
[0033]图中主要标号说明:
[0034]1.打桩锤、2.钢管桩、3.传感器、4.打桩数据采集分析装置、5.接头、6.电缆。【具体实施方式】
[0035]如图1，图2所示，本发明采用以下步骤:
[0036]第一步:对需要进行监控的钢管桩2进行陆上准备；准备工作主要包括:[0037](I)对钢管桩2进行现场钻孔，然后，在钢管桩2上安装数个传感器3，并将数个传感器3通过接头5及电缆6与打桩数据采集分析装置4相连；其中，打桩数据采集分析装置4包括:计算机、分别与计算机相连的数据采集仪、打桩分析仪；
[0038](2)对打桩数据采集分析装置4进行调试和准备；
[0039](3)在传感器3接头5及电缆6上施加相应的保护措施，以应对复杂、恶劣的海洋环境；其中，保护措施主要包括，在电缆6上设置吊耳，用以固定电缆6，防止电缆6在水中的摆动，影响传感器3的工作；在传感器3上设置防护垫层，用以保护传感器6，防止水下其他设施，如:水下机器人(ROV)等的可能的撞击对传感器6造成损毁。
[0040]第二步:如图3A—图4B所示，当打桩锤I打桩时，对钢管桩I进行测试；测试的具体步骤是:
[0041]( I)通过打桩数据采集分析装置4采集现场打桩监测到的力、速度的数据；
[0042](2)将打桩数据采集分析装置4采集到的现场力、速度的监控数据进行输出，以形成数据文件，并导入计算机；
[0043](3)由计算机对打桩监测到的力、速度的数据进行实时分析，并对打桩过程中的特异点力、速度的数据进行处理，以便对溜桩危险点，提出实时预警，提醒施工人员注意；
[0044](4)及时降低打桩锤I的锤击频率及锤击能量，控制钢管桩2的单锤贯入度，降低溜桩的工程风险。
[0045]其中，当打桩锤打桩时，在对钢管桩进行测试的过程中，必要时，需要有水下机器人(ROV)配合现场监测。水下机器人(ROV)是由水面设备和水下设备组成；在水下通过推进器运动，且由操作员在水面船舶上控制和监视。利用水下机器人(ROV)的观测设备如:摄像机、照相机、照明灯等对桩基的入泥深度进行监控，以便及时将返回的监测数据与本数据采集系统进行配合对比，以保证数据的可靠性和准确性。
[0046]上述传感器、计算机、数据采集仪、打桩分析仪、水下机器人为现有技术，未作说明的技术为现有技术。
[0047]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种海洋工程打桩过程中溜桩的现场预警方法，其特征在于:采用以下步骤: 第一步:对需要进行监控的钢管桩进行陆上准备；准备工作包括: (1)在钢管桩上安装数个传感器，并将数个传感器通过接头及电缆与打桩数据采集分析装置相连； (2)对打桩数据采集分析装置进行调试和准备； (3)在传感器接头及电缆上施加相应的保护措施，以应对复杂、恶劣的海洋环境； 第二步:当打桩锤打桩时，对钢管桩进行测试； 测试的具体步骤如下: (1)通过打桩数据采集分析装置采集现场打桩监测到的力、速度的数据； (2)将打桩数据采集分析装置采集到的现场力、速度的监控数据进行输出，以形成数据文件，并导入计算机； (3)由计算机对打桩监测到的力、速度的数据进行实时分析，并对打桩过程中的特异点力、速度的数据进行处理，以便对溜桩危险点提出实时预警； (4)及时降低打桩锤的锤击频率及锤击能量，控制钢管桩的单锤贯入度，降低溜桩的工程风险。
2.根据权利要求1所述的海洋工程打桩过程中溜桩的现场预警方法，其特征在于:所述打桩数据采集分析装置包括:计算机、分别与计算机相连的数据采集仪、打桩分析仪。
3.根据权利要求1所述的海洋工程打桩过程中溜桩的现场预警方法，其特征在于:所述第一步中，在传感器接头及电缆上施加保护措施包括:在电缆上设置固定电缆的吊耳；在传感器上设置防护垫层。
4.根据权利要求1所述的海洋工程打桩过程中溜桩的现场预警方法，其特征在于:所述第二步中，当打桩锤打桩时，对钢管桩进行测试的过程中，必要时，需要有水下机器人配合现场监测。
【文档编号】E02D33/00GK103790189SQ201410056503
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】蒲玉成, 李志刚, 樊之夏, 孙振平, 虞明星, 许南, 朱绍华, 李怀亮, 胡云鹏, 李飒, 邱炜, 张永国, 闫庆贺, 秦立成, 董福庆, 靳奕, 李中华, 果亮, 李印全 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司